Als Hadronen (von altgriechisch ?d??? hadr?s ?dick?, ?stark?) bezeichnet man Teilchen, die der starken Wechselwirkung unterworfen sind. Die bekanntesten Hadronen sind die Nukleonen (Neutronen und Protonen), die Bestandteil der Atomkerne sind.Die Bezeichnung Hadronen wurde 1962 von Lew Okun als Reaktion auf die Entdeckung immer neuer Teilchen, die der starken Wechselwirkung unterlagen, eingef?hrt. Zwei Jahre sp?ter postulierte Murray Gell-Mann die Existenz von Quarks, aus denen die Hadronen aufgebaut sind. Dies f?hrte dazu, dass die Hadronen nicht mehr den Elementarteilchen zugeordnet werden.Je nach Spin werden die Hadronen in 2 Typen eingeteilt: Mesonen, sie haben ganzzahligen Spin und sind damit Bosonen. Sie bestehen aus einem Quark und einem Antiquark, dem Antiteilchen eines Quarks. Beispiele f?r Mesonen sind Pi-Meson und K-Meson. Baryonen, sie haben halbzahligen Spin und sind damit Fermionen. Sie bestehen aus drei Quarks (Antibaryonen aus drei Antiquarks). Beispiele f?r Baryonen sind Proton und Neutron. Neben den o.g. Beispielen gibt es noch zahlreiche weitere Hadronen.Hadronen werden oft vereinfacht als sph?risch angenommen und haben einen Radius von ca. 10-15 m.Alle Hadronen sind instabil, au?er dem Proton, bei dem noch keine Zerf?lle nachgewiesen wurden. Die Zerf?lle der Hadronen k?nnen ?ber die starke, die schwache oder die elektromagnetische Wechselwirkung stattfinden. Beispielsweise zerf?llt das neutrale Pi-Meson (Pion) ?ber die elektromagnetische Wechselwirkung in zwei Photonen.Die ?berg?nge zwischen Quarks verschiedener Flavour-Quantenzahlen (up, down, strange, sowie die sehr viel schwereren charm, bottom, top) werden durch die schwache Wechselwirkung bewirkt, die somit auch ?berg?nge zwischen verschiedenen Hadronen erm?glicht. Da sie durch den Austausch schwerer W-Bosonen erzeugt wird, sind diese Zerf?lle relativ langsam. Neutronen zerfallen z. B. unter Abgabe eines Elektrons und Antineutrinos in Protonen (Betazerfall), und ihre Gesamtzahl ist in Kernen nur stabil, da die Neutronen durch die Bindungsenergie eine niedrigere Energie haben als ein zus?tzliches Proton h?tte. Es gibt auch instabile Kerne, dabei h?ngt deren Lebensdauer entscheidend von der Art des Zerfalls ab (Betazerfall ?ber schwache Wechselwirkung, Alphazerfall ?ber den Tunneleffekt usw.).Die starke Wechselwirkung wird auf ?fundamentaler Ebene? durch die Quantenchromodynamik als Austausch von Gluonen beschrieben, oder ? wie in der Kernphysik ?berwiegend ?blich ? auf der ?ph?nomenologischen Ebene? durch den Austausch von Mesonen, vor allem den leichten Pionen. Quark-Flavours werden durch die starke Wechselwirkung nicht ver?ndert, es k?nnen aber z. B. ?ber Mesonen Quarks zwischen Baryonen ausgetauscht werden.In der Hochenergiephysik beobachtet man bei Streuexperimenten nicht nur Quarks, sondern auch Gluonen. Man stellt sich den Aufbau eines Hadrons deshalb so vor, dass au?er den ?Grundbausteinen? eines Hadrons, den so genannten Valenzquarks, die seine Quantenzahlen festlegen, noch Gluonen und eine Wolke virtueller Quark-Antiquark-Paare vorhanden sind. Virtuell hei?t, dass nach der Quantenfeldtheorie aus dem Vakuum st?ndig solche Paare von Teilchen und Antiteilchen erzeugt und gleich wieder vernichtet werden. Allgemein r?hrt bei Hadronen aus leichten Quarks (up, down) die Masse zum gr??ten Teil nicht von den Massen der Valenzquarks her. Vielmehr wird diese Masse durch die starke Wechselwirkung dynamisch erzeugt.Viele Hadronen sind extrem kurzlebige Anregungszust?nde, die Resonanzen, die bei inelastischen Streuexperimenten beobachtet werden. Theoretisch kann es Hadronen beliebig hoher Masse geben (wenn man den Massebereich, in dem die Gravitation wichtig wird, einmal beiseite l?sst). Je schwerer ein Hadron ist, desto kurzlebiger ist es im Allgemeinen.Diskutiert wird auch die Existenz exotischer Hadronen wie der bisher rein hypothetischen Pentaquarks, welche aus vier Quarks und einem Antiquark best?nden und dementsprechend Baryonen w?ren, oder der ebenfalls hypothetischen Tetraquarks, die aus zwei Quarks und zwei Antiquarks best?nden und dementsprechend Mesonen w?ren. Weitere exotische Hadronen w?ren sogenannte Hybride (Zust?nde, die neben Quarks auch gluonische Anregungen enthalten) oder rein aus Gluonen bestehende Glueballs.Neben den Hadronen gibt es eventuell neue Materiezust?nde wie das Quark-Gluon-Plasma. Daf?r sprechen Hinweise aus Kollisionsexperimenten mit schweren Ionen.
Aipatu
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